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牙周炎是发生在牙周支持组织的慢性炎症性疾病,导致牙槽骨进行性破坏,是成人失牙的主要原因。传统的牙周炎治疗手段,如龈上洁治术、龈下刮治术、翻瓣术和膜龈手术等,均以控制炎症和减少牙周袋深度为目的,而不能重建受损的牙周组织。引导组织再生术(GTR)是以修复牙周支持组织和创建新的牙周附着为目的的治疗手段,其原理是利用膜性材料作为物理屏障,防止牙龈上皮和结缔组织侵入缺损区,为牙周膜细胞和成骨细胞创造足够的空间,以重建受损的牙周组织。目前,GTR治疗已取得一定成效,但仍存在一些局限和不足。首先,口腔作为开放性体腔具有复杂的微生物环境,GTR术后早期引入细菌或菌斑沉积在手术位点均易增加感染风险。同时,在牙周炎症长期刺激下,牙周膜细胞愈合能力受损,导致牙周骨组织再生受限。因此,为了进一步提升GTR治疗效果,赋予GTR膜抗菌及骨诱导功能,以克服传统GTR膜仅作为物理屏障的缺点,具有重要的临床意义。目前,用于制备GTR膜的候选材料中,纳米纤维膜最具竞争力,同时可通过负载粒子或药物进一步提升其生物活性。本研究中,制备了具有Janus结构的纳米纤维膜作为GTR膜,亲水部分负载沸石咪唑酯骨架-8(ZIF-8)以获得快速抗菌能力,疏水部分负载小分子药物FK506以实现持续的骨诱导效果,最终达到促进牙周骨组织再生的目的。第二章中,以六水合硝酸锌和二甲基咪唑为原料合成ZIF-8。接着,将ZIF-8与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶液混合,将FK506与聚己内酯(PCL)溶液混合,利用PVP溶液与PCL溶液间相分离现象,通过单轴静电纺丝技术,制备负载ZIF-8和FK506的Janus结构纳米纤维膜(PPZF)。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶红外变换光谱仪、接触角分析仪、体外降解实验和药物释放实验表征PPZF的结构组成及理化性质,并通过CCK-8实验筛选合适的药物负载比例。结果表明:PPZF具有Janus结构,水接触角为44.9±1.41°,第一周降解率为53%,Zn2+的释放符合Ritger-Peppas动力学,FK506的释放符合一级动力学;当ZIF-8负载比例为1 wt%,FK506负载比例为0.5 wt%时,具有较好的细胞相容性,可以进行接下来的体内、外实验。第三章中,旨在探讨在体外条件下PPZF的抗菌能力。将PPZF分别与革兰氏阴性大肠杆菌和革兰氏阳性金黄色葡萄球菌共培养,通过细菌生长动力学、琼脂平板计数、细菌代谢活性检测和活细菌/死细菌染色评价PPZF的体外抗菌能力。结果表明,PPZF能够抑制细菌增殖,并具有较好的杀菌效果。这部分实验证明,在体外条件下,PPZF具有较强的抗菌能力。第四章中,旨在探讨在体外条件下PPZF对大鼠骨髓间充质干细胞(r BMSCs)成骨分化的影响。通过活细胞/死细胞染色、细胞骨架染色和CCK-8检测评价PPZF的生物相容性。通过Real-time PCR、Western blot、ALP活性检测、ALP染色和ARS染色检测PPZF对r BMSCs成骨分化的影响。结果表明,PPZF无明显细胞毒性,能够促进r BMSCs的黏附和增殖;并且,PPZF能够促进成骨相关基因(Runx2、Osx、Alp和Ocn)和成骨相关蛋白(RUNX2和OCN)的表达,且能够上调ALP活性并促进钙结节的形成。这部分实验证明,在体外条件下,PPZF具有较好的生物相容性,并且能够促进r BMSCs的成骨分化。第五章中,旨在探索PPZF促r BMSCs成骨分化的相关机制。通过Western blot检测PPZF对r BMSCs中BMP/Smad和MAPK/ERK信号通路相关蛋白表达的影响,使用LDN193189阻断BMP信号通路或使用U0126阻断ERK信号通路,探索这两条信号通路在PPZF诱导的r BMSCs成骨分化过程中的作用。结果表明,PPZF能够诱导ERK和Smad1/5/8磷酸化,当BMP信号通路或ERK信号通路被阻断时,PPZF诱导的r BMSCs成骨分化能力被下调。这部分实验证明,PPZF通过BMP和MAPK/ERK信号通路促进r BMSCs的成骨分化。第六章中,旨在探讨在体内条件下PPZF对大鼠牙周骨组织再生能力的影响。通过丝线结扎大鼠上颌第一磨牙牙颈部4周建立牙周炎模型,进行GTR治疗后4周,通过micro-CT、H&E染色、Masson三色染色和免疫组织化学染色检测PPZF对大鼠牙周骨组织再生的影响。结果表明,PPZF能够明显恢复牙槽骨高度,上调骨体积分数及骨小梁数量,下调骨小梁分离度,且对重要脏器(心、肝、脾、肺和肾)的细胞形态无明显影响。这部分实验证明,PPZF能够作为GTR膜促进牙周炎大鼠的牙周骨组织再生,并具有良好的生物安全性。综上所述,本研究成功构建具有双相释放特征的PPZF。PPZF在体外具有快速抗菌能力,能够通过MAPK/ERK和BMP信号通路促进r BMSCs的成骨分化,并且能够在体内促进牙周炎大鼠的牙周骨组织再生。PPZF能够兼顾抗菌与促骨组织再生双重功能,克服了传统GTR膜仅作为物理屏障的缺点。